EP4307436A1 - Battery processing plant for treating liquid electrolyte batteries and method of operating such a system - Google Patents

Battery processing plant for treating liquid electrolyte batteries and method of operating such a system Download PDF

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EP4307436A1
EP4307436A1 EP22185096.9A EP22185096A EP4307436A1 EP 4307436 A1 EP4307436 A1 EP 4307436A1 EP 22185096 A EP22185096 A EP 22185096A EP 4307436 A1 EP4307436 A1 EP 4307436A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
activated carbon
carbon filter
vacuum generator
battery processing
processing plant
Prior art date
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Pending
Application number
EP22185096.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Till Bußmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duesenfeld GmbH
Original Assignee
Duesenfeld GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duesenfeld GmbH filed Critical Duesenfeld GmbH
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Publication of EP4307436A1 publication Critical patent/EP4307436A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/52—Reclaiming serviceable parts of waste cells or batteries, e.g. recycling

Definitions

  • the invention relates to a battery processing system for treating batteries containing liquid electrolyte, with (a) a shredding device for shredding the batteries, (b) a drying container for drying shredded batteries so that solvent of the electrolyte evaporates and solvent vapor is formed, and (c) an activated carbon filter, which is arranged behind the drying device in the gas flow direction.
  • Battery processing plants are used to process batteries containing a liquid electrolyte.
  • battery processing plants are used to recover components of the batteries, in particular solvents of the electrolyte.
  • a battery processing plant in which crushed crushing material obtained by crushing batteries is evaporated and then condensed by applying a vacuum.
  • the condensing condenser is arranged on a vacuum pump, which generates the vacuum that is applied to the shredding material.
  • An activated carbon filter is arranged behind the condenser and in front of the vacuum pump in the gas flow direction. This activated carbon filter is used to clean the gas, for example of hydrogen fluoride and organofluorine compounds.
  • the invention is based on the object of improving the recycling of batteries containing liquid electrolytes, in particular batteries containing solvents.
  • the invention solves the problem by means of a generic battery processing system which has a heating device for heating the activated carbon filter, so that solvent adsorbed in the activated carbon filter can be desorbed, so that gaseous Solvent is formed, and has a condenser arranged to condense desorbed gaseous solvent.
  • the invention also solves the problem by means of a generic battery processing system which has a vacuum generator which is arranged to be connectable to a suction inlet with the activated carbon filter for applying a regeneration pressure of at most 50 hPa, in particular at most 10 hPa. It is advantageous, but not necessary, for such a battery processing system to have a heating device for heating the activated carbon filter so that solvent adsorbed in the activated carbon filter can be desorbed, and a condenser arranged to condense desorbed gaseous solvent.
  • the invention solves the problem by a method for operating such a battery processing system, with the steps (i) controlling the switching device so that the vacuum generator is connected to the activated carbon filter, (ii) controlling the heating device so that the activated carbon filter is heated, (iii) activating the vacuum generator so that the regeneration pressure is applied to the activated carbon filter, (iv) then activating the heating device so that the activated carbon filter is no longer heated and the switching device so that the vacuum generator is no longer connected to the activated carbon filter.
  • the switching device can have one or more valves.
  • the advantage of the solution according to the invention is that the recycling rate can generally be increased. Since in the prior art a capacitor is arranged in front of the activated carbon filter, it was expected that the amount of adsorbed solvent of the electrolyte would be small. However, it has been shown that a significant proportion of the electrolyte solvent is bound in the activated carbon filter. In addition, it has been found that, contrary to expectations, undesirable reaction products, such as organofluorine compounds or hydrogen fluoride, can be avoided to such an extent if the process is carried out appropriately that the solvent adsorbed in the activated carbon filter is sufficiently contaminated to be usefully reused. By desorbing the adsorbed electrolyte, the solvent bound by the activated carbon of the activated carbon filter is released and condensed. So can this solvent be reused. It has been found that in this way solvent can be recovered in the gas stream behind the condenser. Cryocondensation, for example, would be possible, but that would mean a significantly increased effort.
  • the activated carbon in the activated carbon filter was replaced at regular intervals. Due to the possible content of fluorine compounds, it was necessary either to burn the activated carbon and to purify the resulting flue gases at great expense or to use it as a material, for example in steel production for carburizing. By desorbing the solvent, the activated carbon of the activated carbon filter can be used multiple times, so that the CO2-intensive production and disposal of the activated carbon can be greatly reduced.
  • a battery containing liquid electrolyte is understood in particular to mean a battery that has an electrolyte that is dissolved in a solvent. It is possible, but not necessary, for the entire electrolyte to be dissolved in a solvent.
  • the battery can additionally have a solid electrolyte.
  • the batteries are preferably at least alkali metal batteries, in particular lithium batteries or sodium batteries.
  • the feature that the activated carbon filter is arranged behind the drying device in the gas flow direction is understood in particular to mean that the activated carbon filter is arranged such that solvent of the electrolyte, which evaporates in the drying container, passes through the activated carbon filter.
  • the shredded batteries can also be referred to as shredding material.
  • the battery processing system preferably has a vacuum generator for generating a negative pressure in the drying container.
  • the vacuum generator is preferably arranged behind the activated carbon filter in the gas flow direction. However, it is also possible for the vacuum generator to be arranged in front of the activated carbon filter in the gas flow direction.
  • the battery processing system has a return line by means of which gas can be conducted from a point in the gas flow direction behind the vacuum generator to a point in front of the capacitor. It is possible that the battery processing system can be brought into a switching position in which gas is returned from the vacuum generator to the drying container or to a vacuum line by means of which the drying pressure is applied to the drying container.
  • the condenser is connected to a condensate container.
  • the capacitor preferably comprises a cyclone condensate separator.
  • the battery processing system comprises a vacuum generator, which is arranged to be connectable to the activated carbon filter with a suction inlet for applying a regeneration pressure.
  • the regeneration pressure is preferably at most 50 hPa, in particular at most 10 hPa. It is advantageous if a pressure of at most 5 hPa is applied to the activated carbon filter at least at one point in time.
  • the vacuum generator is designed and arranged in such a way that it is connected to the drying container via a vacuum line and in fluid communication can be brought with the drying container.
  • the fluid connection to the drying container can be separated, in particular by means of a valve.
  • the battery processing system preferably has a second capacitor.
  • the vacuum generator is preferably arranged in the gas flow direction between the first capacitor and the second capacitor. In this way, a particularly large amount of solvent can be recovered.
  • the activated carbon filter is preferably arranged in the gas flow direction between a condenser and the vacuum generator.
  • the heating device has at least one heating tube which runs through activated carbon of the activated carbon filter.
  • the heating tube is preferably flowed through by a heating fluid, in particular a heating liquid, for example water, for heating.
  • the heating fluid is preferably at least partially heated with waste heat, for example from the vacuum generator.
  • the battery processing system has a control device that is designed to automatically control the heating device so that the activated carbon of the activated carbon filter is heated to a regeneration temperature.
  • the regeneration temperature is at least 50°C, in particular at least 60°C, preferably at least 70°C.
  • the regeneration temperature is at most 110°C. This is particularly true if fluorobenzene is adsorbed in the activated carbon filter.
  • the temperature information mentioned applies in particular to the case that desorbate vapor produced when heating the activated carbon filter is condensed.
  • control device is designed to automatically control the heating device so that the activated carbon is heated to a cleaning temperature of at least 110 ° C after heating to the regeneration temperature.
  • the resulting vapors are either also condensed, but not reused, or are decomposed thermally, in particular oxidatively become. It has been found that at temperatures above the regeneration temperature, any fluorine compounds present are increasingly desorbed, contaminating the condensed solvent to such an extent that it cannot be meaningfully reused.
  • the battery processing system preferably has a second activated carbon filter, which is arranged so that it can be switched in parallel with the first activated carbon filter.
  • a second activated carbon filter which is arranged so that it can be switched in parallel with the first activated carbon filter.
  • the battery processing system preferably has a switching device which, in (i) a first switching position, in which the first activated carbon filter is connected to a suction side of the vacuum generator for applying the regeneration pressure and the second activated carbon filter is not connected to the suction side of the vacuum generator, and (ii) a second switching position, in which the second activated carbon filter is connected to the suction side of the vacuum generator for applying the regeneration pressure and the first activated carbon filter is not connected to the vacuum generator, can be brought.
  • the second activated carbon filter is connected to an outlet side of the vacuum generator in the first switching position. It is then advantageous if the capacitor is arranged behind the outlet side of the vacuum generator in the gas flow direction.
  • the vacuum generator can apply the regeneration pressure to the first activated carbon filter so that adsorbed solvent is desorbed. The desorbed solvent is condensed as desorbate vapor in the condenser.
  • the condenser is preferably arranged in the gas flow direction between the outlet side of the vacuum generator and the second activated carbon filter.
  • the solvent that was not condensed out by the condenser is then mostly adsorbed by the second activated carbon filter. The remaining gas can then be released into the environment.
  • the first activated carbon filter is connected to the outlet side of the vacuum generator in the second switching position.
  • the capacitor is arranged behind the outlet side of the vacuum generator in the gas flow direction.
  • the condenser is then preferably arranged in the gas flow direction between the outlet side of the vacuum generator and the first activated carbon filter. In this way, the activated carbon filters can be regenerated and the desorbed solvent can be recovered.
  • the second capacitor is preferably connected in the gas flow direction behind the vacuum generator and in front of the second activated carbon filter in the first switching position and/or in the second switching position the second capacitor is connected in the gas flow direction behind the vacuum generator and in front of the first activated carbon filter.
  • the condenser is preferably operated in such a way that the gas leaving the condenser has a temperature of at most 10 ° C, in particular at most 0 ° C.
  • This gas preferably then flows through at least one activated carbon filter and cools the activated carbon of this activated carbon filter. This improves adsorption.
  • the control unit is preferably designed to automatically (i) switch the switching device into the first switching position and (ii) control the vacuum generator so that the regeneration pressure is applied to the first activated carbon filter, (iii) then switching the switching device into the second switching position and (iv) Controlling the vacuum generator so that the regeneration pressure is applied to the second activated carbon filter.
  • the heating device has at least a second heating tube which runs through second activated carbon of the second activated carbon filter.
  • the battery processing system has a dry gas source for releasing dry inert gas, in particular nitrogen, in the gas flow direction upstream of the activated carbon filter. It is advantageous if the dry gas source is arranged to deliver the inert gas behind the vacuum generator, in particular behind the second capacitor. The dry inert gas facilitates the desorption of the adsorbed solvent, in particular by improving the heat input into the activated carbon.
  • the vacuum generator comprises a pre-vacuum pump for generating a pre-pressure and a regeneration pressure vacuum pump for generating a regeneration pressure that is smaller than the pre-pressure.
  • the pre-vacuum pump is connected in particular as a pre-pump to the regeneration pressure vacuum pump.
  • a regeneration pressure pump suction connection of the regeneration pressure vacuum pump is connected to the activated carbon filter by means of a suction line so that the regeneration pressure can be applied to the activated carbon filter.
  • the vacuum generator is connected to the drying container for applying a drying pressure.
  • the drying pressure is preferably at most 300 hPa, in particular at most 100 hPa, preferably at most 50 hPa.
  • the backing vacuum pump suction connection of the backing vacuum pump is preferably connected to the drying container with the vacuum line.
  • the switching device preferably has a check valve.
  • the battery processing system preferably has an inert gas flushing device for flushing the shredding device with an inert gas. It is advantageous if the inert gas purging device does not have a device for chemically binding hydrogen fluoride, in particular no gas scrubbing device.
  • a method according to the invention preferably includes the step of activating the check valve so that the activated carbon filter and/or the vacuum generator is separated from the drying container.
  • the method according to the invention includes the step of discharging the batteries until a battery voltage applied to the poles of the battery has fallen below a discharge voltage.
  • the discharge voltage U e is preferably 0.3 V, in particular 0.25 V, preferably 0.2 V, particularly preferably 0.15 V, particularly particularly preferably 0.1 V.
  • the discharge voltage can even be 0 V.
  • the method according to the invention comprises the step of short-circuiting the discharged batteries for a short-circuit time.
  • the short-circuit time is at least 5 hours, in particular at least 10 hours, particularly preferably at least 15 hours.
  • the short-circuit time is shorter than 100 hours.
  • the short-circuit time is preferably chosen so that a recovery voltage is not reached after the short-circuit has ended.
  • the recovery voltage is the voltage that is present at the battery poles after a recovery time if no current is drawn from the battery poles during the recovery time. For example, the recovery time is 12 hours. After a discharge, the battery voltage between the poles increases again, namely to the recovery voltage. The reason for this is diffusion processes in the battery. By short-circuiting the discharged batteries, the electrochemically active substances contained in the battery react almost completely to form their end products.
  • the recovery voltage is preferably 0.3 V, in particular 0.25 V, preferably 0.2 V, particularly preferably 0.15 V, particularly particularly preferably 0.1 V.
  • the recovery voltage is defined even if the shorted battery is crushed before the end of the recovery time, because it is the voltage that would be present if the battery remained without tapped voltage over the recovery time.
  • the activated carbon filter contains particularly few undesirable substances, especially fluorine-containing substances, when the batteries are short-circuited.
  • the batteries are initially generally components of battery modules and are first discharged in a discharge station 14 until a discharge voltage U e is below a target discharge voltage U e,soll .
  • U e,set 0.3 V.
  • the inactivated batteries of the battery modules are dismantled in a dismantling station 16 so that the batteries 12.n are present individually.
  • the battery modules are removed from a frame and/or the batteries 12.n are removed from their battery modules. Disassembly is optional.
  • the batteries 12.n are subsequently shredded in a shredding device 18.
  • the comminution device 18 is connected to an inert gas flushing device 20, by means of which the comminution device 18 is flushed with an inert gas, for example nitrogen.
  • the inert gas flushing device 20 can have a filter 22, which contains activated carbon, for example, and/or a capacitor 24.
  • the inert gas purge device 20 may include a device for chemically binding hydrogen fluoride, but this is not necessary.
  • the inert gas flushing device 20 therefore preferably has no device for chemically binding hydrogen fluoride, in particular not a gas scrubbing device.
  • the inert gas can be supplied by means of an inert gas source 26.
  • the shredding device 18 prefferably has a suction pump 27. Purified inert gas is discharged into the environment. Alternatively, inert gas can be at least partially returned to the comminution device 18, as indicated by the dashed line.
  • the shredding device 18 produces shredding material 28 in the form of the shredded batteries.
  • the shredding device 18 is connected to a drying container 32 by means of a gas-tight line 30.
  • the shredding device 18 is connected to the drying container 32 by means of a lock 34.
  • drying pressure p 32 in the drying container 32 There is a drying pressure p 32 in the drying container 32.
  • p 32 ⁇ 300 hPa applies.
  • T 32 ⁇ 50 ° C preferably applies. Due to the negative pressure, solvent of the electrolyte of the batteries 12.n evaporates, so that solvent vapor 36 is formed, which is discharged in a vacuum line 38.
  • the solvent vapor 36 reaches a first condenser 40.1 and is at least partially condensed there. Any resulting condensate 42 is collected in a condensate container 44.
  • a vacuum generator 46 is arranged behind the first capacitor 40.1 in the gas flow direction G. Its outlet side 48 is connected to an optional second capacitor 40.2. It is possible that only the first capacitor 40.1, only the second capacitor 40.2 or both capacitors 40.1, 40.2 are present.
  • the battery processing system 10 includes a first activated carbon filter 50.1 and an optional second activated carbon filter 50.2.
  • the first activated carbon filter 50.1 and optionally the second activated carbon filter 50.2 are arranged behind the vacuum generator 46 in the gas flow direction G in the battery processing system 10.
  • the drying operation is the operating state in which the drying pressure p 32 is applied to the drying container 32 .
  • the battery processing system 10 has a return line 52, by means of which a first exhaust side 54.1 of the first activated carbon filter 50.1 and/or a second exhaust side 54.2 of the second activated carbon filter 50.2 can be brought into fluid communication with an input side 56.1 of the capacitor 40.1.
  • the battery processing plant 10 has a switching device 58, which can have one or more valves.
  • the switching device 58 comprises a first valve 60.1, a second valve 60.2, a third valve 60.3, which is referred to as a check valve, a fourth valve 60.4 or a fifth valve 60.5.
  • the battery processing system 10 is in drying mode.
  • valves 60.1 and 60.2 are closed, valve 60.3 is open and one of valves 60.4 or 60.5 is open.
  • the negative pressure p 46 generated by the vacuum generator 46 is therefore almost completely applied to the drying container 32.
  • the solvent vapor 36 therefore flows through the first condenser 40.1, the remaining solvent vapor through the vacuum generator 46, then through the second capacitor 40.2 and then, depending on the position of the valves 60.4, 60.5, through the first activated carbon filter 50.1 or the second activated carbon filter 50.2. Any residual gas 62 that may be present then enters the environment.
  • the switching device 58 can also be brought into a first switching position, in which the first activated carbon filter 50.1 is connected to a suction side 64 of the vacuum generator 46.
  • the valve 60.1 is opened and the valve 60.5 and a valve 60.6 on the exhaust gas side 54 of the first activated carbon filter 50.1 are closed. It is favorable, but not necessary, if the valve 60.3 is also closed.
  • the negative pressure p 46 of the vacuum generator is then applied as a regeneration pressure p r to the first activated carbon filter 50.1.
  • activated carbon 70.1 in the first activated carbon filter 50.1 is also heated to a regeneration temperature T r .
  • T r regeneration temperature
  • solvent that is adsorbed in the first activated carbon filter 50.1 is partially desorbed, so that desorbate vapor is formed, which passes through the return line 52 into the first condenser 40.1 enters the vacuum generator 46, passes through the second capacitor 40.2 and flows through the opened valve 60.4 through the second activated carbon filter 50.2 and through a seventh valve 60.7 into the environment.
  • the valve 60.1 is closed.
  • the second activated carbon filter 50.2 is connected to the outlet side 48 of the vacuum generator 46.
  • the switching device 58 is brought into a second switching position in which the valves 60.7, 60.4, 60.2 are closed and the valve 60.1 is open.
  • the activated carbon of the second activated carbon filter 50.2 is heated by means of a second heating pipe 68.2 of the heating device 66.
  • the resulting desorbate vapor passes through the return line 52 into the first condenser 40.1, passes through the vacuum generator 46, passes through the second condenser 40.2 and flows cleaned through the first activated carbon filter 50.1 into the environment.
  • the vacuum generator 46 It is possible, but not necessary, for the vacuum generator 46 to have a pre-vacuum pump 46a and a regeneration pressure vacuum pump 46b.
  • the pre-vacuum pump 46a is connected as a pre-pump to the regeneration pressure vacuum pump 46b.
  • the residual gas 62 it is possible, but not necessary, for the residual gas 62 to be thermally and/or catalytically oxidized in an exhaust gas treatment system 70 before being released into the environment.
  • dry, in particular heated, inert gas can be released by means of a dry gas source 72 in such a way that it reaches at least one activated carbon filter 50.1, 50.2.
  • the black mass 74 is separated from the dried material to be shredded 28 from film parts 76 and each is either further treated separately or filled into a transport container.
  • a vacuum can be applied to the filter 22 to remove adsorbed solvent.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a battery processing system 10 according to the invention.
  • solvent vapor i.e. desorbate vapor
  • the second capacitor 40.2 and the second are located behind the vacuum generator 46 in the gas flow direction Activated carbon filter 50.2.
  • the second activated carbon filter can be switched in front of the vacuum generator 46 in the gas flow direction.
  • the regeneration pressure can be applied to the first activated carbon filter 50.1.
  • the second activated carbon filter 50.2 can be subjected to regeneration pressure.
  • the solvent vapor that passes through the capacitor 40.2 reaches the first activated carbon filter 50.1 via a third switching line 80.3 and from there into the environment via the fourth switching line 80.4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie-Verarbeitungsanlage zum Behandeln flüssigelektrolythaltiger Batterien, mit einer Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern der Batterien, einem Trocknungsbehälter zum Trocknen von zerkleinerten Batterien, sodass Lösungsmittel des Elektrolyten verdampft und Lösungsmitteldampf entsteht, und einem Aktivkohlefilter, der in Gasflussrichtung hinter der Trocknungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die Erfindung eine Heizvorrichtung zum Heizen des Aktivkohlefilters aufweist, sodass im Aktivkohlefilter adsorbiertes Lösungsmittel desorbierbar ist, sodass Desorbatdampf entsteht, und einen Kondensator zum Kondensieren von Desorbatdampf angeordnet ist.The invention relates to a battery processing system for treating batteries containing liquid electrolyte, with a shredding device for shredding the batteries, a drying container for drying shredded batteries so that solvent of the electrolyte evaporates and solvent vapor is formed, and an activated carbon filter which is arranged behind the drying device in the gas flow direction, wherein the invention has a heating device for heating the activated carbon filter so that solvent adsorbed in the activated carbon filter can be desorbed, so that desorbate vapor is formed, and a condenser is arranged for condensing desorbate vapor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie-Verarbeitungsanlage zum Behandeln flüssigelektrolythaltiger Batterien, mit (a) einer Zerkleinerungsvorrichtung zum Zerkleinern der Batterien, (b) einem Trocknungsbehälter zum Trocknen von zerkleinerten Batterien, sodass Lösungsmittel des Elektrolyten verdampft und Lösungsmitteldampf entsteht, und (c) einem Aktivkohlefilter, der in Gasflussrichtung hinter der Trockenvorrichtung angeordnet ist.The invention relates to a battery processing system for treating batteries containing liquid electrolyte, with (a) a shredding device for shredding the batteries, (b) a drying container for drying shredded batteries so that solvent of the electrolyte evaporates and solvent vapor is formed, and (c) an activated carbon filter, which is arranged behind the drying device in the gas flow direction.

Batterie-Verarbeitungsanlagen werden verwendet, um Batterien, die einen flüssigen Elektrolyten enthalten, zu verarbeiten. Insbesondere werden Batterie-Verarbeitungsanlagen verwendet, um Bestandteile der Batterien, insbesondere Lösungsmittel des Elektrolyten, zurückzugewinnen.Battery processing plants are used to process batteries containing a liquid electrolyte. In particular, battery processing plants are used to recover components of the batteries, in particular solvents of the electrolyte.

Aus der DE 10 2016 120 046 A1 ist eine Batterie-Verarbeitungsanlage bekannt, bei der durch Anlegen eines Vakuums an zerkleinertem Zerkleinerungsmaterial, das durch Zerkleinern von Batterien erhalten wurde, verdampft und danach kondensiert wird. Der Kondensator zum Kondensieren ist an einer Vakuumpumpe angeordnet, mit der das Vakuum erzeugt wird, das an das Zerkleinerungsmaterial angelegt wird. In Gasflussrichtung hinter dem Kondensator und vor der Vakuumpumpe ist ein Aktivkohlefilter angeordnet. Dieser Aktivkohlefilter dient zum Reinigen des Gases beispielsweise von Fluorwasserstoff und fluororganischen Verbindungen.From the DE 10 2016 120 046 A1 For example, a battery processing plant is known in which crushed crushing material obtained by crushing batteries is evaporated and then condensed by applying a vacuum. The condensing condenser is arranged on a vacuum pump, which generates the vacuum that is applied to the shredding material. An activated carbon filter is arranged behind the condenser and in front of the vacuum pump in the gas flow direction. This activated carbon filter is used to clean the gas, for example of hydrogen fluoride and organofluorine compounds.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Recycling von flüssigelektrolythaltigen, insbesondere lösungsmittelhaltigen, Batterien zu verbessern.The invention is based on the object of improving the recycling of batteries containing liquid electrolytes, in particular batteries containing solvents.

Die Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße Batterie-Verarbeitungsanlage, die eine Heizvorrichtung zum Heizen des Aktivkohlefilters aufweist, sodass im Aktivkohlefilter adsorbiertes Lösungsmittel desorbierbar ist, sodass gasförmiges Lösungsmittel entsteht, und einen Kondensator, der zum Kondensieren von desorbiertem gasförmigem Lösungsmittel angeordnet ist, aufweist.The invention solves the problem by means of a generic battery processing system which has a heating device for heating the activated carbon filter, so that solvent adsorbed in the activated carbon filter can be desorbed, so that gaseous Solvent is formed, and has a condenser arranged to condense desorbed gaseous solvent.

Die Erfindung löst das Problem zudem durch eine gattungsgemäße Batterie-Verarbeitungsanlage, die einen Vakuumerzeuger, der mit einem Saug-Eingang mit dem Aktivkohlefilter zum Anlegen eines Regenerierdrucks von höchstens 50 hPa, insbesondere höchstens 10 hPa, verbindbar angeordnet ist, aufweist. Es ist vorteilhaft, nicht aber notwendig, dass eine solche Batterie-Verarbeitungsanlage eine Heizvorrichtung zum Heizen des Aktivkohlefilters aufweist, sodass im Aktivkohlefilter adsorbiertes Lösungsmittel desorbierbar ist, und einen Kondensator, der zum Kondensieren von desorbiertem gasförmigem Lösungsmittel angeordnet ist, aufweist.The invention also solves the problem by means of a generic battery processing system which has a vacuum generator which is arranged to be connectable to a suction inlet with the activated carbon filter for applying a regeneration pressure of at most 50 hPa, in particular at most 10 hPa. It is advantageous, but not necessary, for such a battery processing system to have a heating device for heating the activated carbon filter so that solvent adsorbed in the activated carbon filter can be desorbed, and a condenser arranged to condense desorbed gaseous solvent.

Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Batterie-Verarbeitungsanlage, mit den Schritten (i) Ansteuern der Umschaltvorrichtung, sodass der Vakuumerzeuger mit dem Aktivkohlefilter verbunden wird, (ii) Ansteuern der Heizvorrichtung, sodass der der Aktivkohlefilter geheizt wird, (iii) Ansteuern des Vakuumerzeugers, sodass der Regenerierdruck an den Aktivkohlefilter angelegt wird, (iv) danach Ansteuern der Heizvorrichtung, sodass der Aktivkohlefilter nicht mehr geheizt wird, und der Umschaltvorrichtung, sodass der Vakuumerzeuger nicht mehr mit dem Aktivkohlefilter verbunden ist.According to a second aspect, the invention solves the problem by a method for operating such a battery processing system, with the steps (i) controlling the switching device so that the vacuum generator is connected to the activated carbon filter, (ii) controlling the heating device so that the activated carbon filter is heated, (iii) activating the vacuum generator so that the regeneration pressure is applied to the activated carbon filter, (iv) then activating the heating device so that the activated carbon filter is no longer heated and the switching device so that the vacuum generator is no longer connected to the activated carbon filter.

Die Umschaltvorrichtung kann ein oder mehrere Ventile aufweisen.The switching device can have one or more valves.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass in der Regel die Wiederverwertungsrate gesteigert werden kann. Da im Stand der Technik vor dem Aktivkohlefilter ein Kondensator angeordnet ist, war erwartet worden, dass die Menge an adsorbiertem Lösungsmittel des Elektrolyten klein ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein beträchtlicher Anteil des Lösungsmittels des Elektrolyten im Aktivkohlefilter gbunden wird. Zudem hat sich herausgestellt, dass entgegen der Erwartung unerwünschte Reaktionsprodukte, wie beispielsweise fluororganische Verbindungen oder Fluorwasserstoff, bei geeigneter Prozessführung in so weitem Umfang vermieden werden können, dass das im Aktivkohlefilter adsorbierte Lösungsmittel hinreichend wenig verunreinigt ist, um es sinnvoll wiederzuverwenden. Durch das Desorbieren des adsorbierten Elektrolyten wird das von der Aktivkohle des Aktivkohlefilters gebundene Lösungsmittel freigesetzt und kondensiert. So kann auch dieses Lösungsmittel wiederverwendet werden. Es hat sich herausgestellt, dass auf diese Weise im Gasstrom hinter dem Kondensator Lösemittel wiedergewonnen werden kann. Zwar wäre beispielsweise eine Cryokondensation möglich, das aber bedeutet einen deutlich erhöhten Aufwand.The advantage of the solution according to the invention is that the recycling rate can generally be increased. Since in the prior art a capacitor is arranged in front of the activated carbon filter, it was expected that the amount of adsorbed solvent of the electrolyte would be small. However, it has been shown that a significant proportion of the electrolyte solvent is bound in the activated carbon filter. In addition, it has been found that, contrary to expectations, undesirable reaction products, such as organofluorine compounds or hydrogen fluoride, can be avoided to such an extent if the process is carried out appropriately that the solvent adsorbed in the activated carbon filter is sufficiently contaminated to be usefully reused. By desorbing the adsorbed electrolyte, the solvent bound by the activated carbon of the activated carbon filter is released and condensed. So can this solvent be reused. It has been found that in this way solvent can be recovered in the gas stream behind the condenser. Cryocondensation, for example, would be possible, but that would mean a significantly increased effort.

Vorteilhaft ist zudem, dass die CO2-Bilanz verbessert werden kann. Batterie-Verarbeitunganlagen sind insbesondere notwendig geworden durch das vermehrte Aufkommen von Antriebsbatterien, also solchen Batterien, die in Elektrofahrzeugen zum Speichern von elektrischer Energie zum Antreiben von Fahrmotoren verwendet werden. Derartige Batterien zeichnen sich durch eine hohe Kapazität aus. Um aber beim Einsatz von Elektrofahrzeugen tatsächlich hohe CO2-Werte gegenüber der Verwendung von Verbrennungsmotoren einzusparen, ist es sinnvoll, Batterie-Verarbeitungsanlagen so zu betreiben, dass nicht deren CO2-Fußabdruck die erhofften CO2-Minderungen konterkariert.Another advantage is that the CO2 balance can be improved. Battery processing systems have become particularly necessary due to the increased use of traction batteries, i.e. batteries that are used in electric vehicles to store electrical energy to drive traction motors. Such batteries are characterized by a high capacity. However, in order to actually save high CO2 values when using electric vehicles compared to using combustion engines, it makes sense to operate battery processing plants in such a way that their CO2 footprint does not counteract the hoped-for CO2 reductions.

Bei bisherigen Verfahren wurde die Aktivkohle des Aktivkohlefilters in regelmäßigen Abständen ausgetauscht. Durch den möglichen Gehalt an Fluorverbindungen war es notwendig, die Aktivkohle entweder zu verbrennen und die entstehenden Rauchgase aufwendig zu reinigen oder stofflich, beispielsweise bei der Stahlherstellung zum Aufkohlen zu verwenden. Durch das Desorbieren des Lösungsmittels kann die Aktivkohle des Aktivkohlefilters mehrfach verwendet werden, sodass die CO2-aufwändige Herstellung und Entsorgung der Aktivkohle stark vermindert werden kann.In previous processes, the activated carbon in the activated carbon filter was replaced at regular intervals. Due to the possible content of fluorine compounds, it was necessary either to burn the activated carbon and to purify the resulting flue gases at great expense or to use it as a material, for example in steel production for carburizing. By desorbing the solvent, the activated carbon of the activated carbon filter can be used multiple times, so that the CO2-intensive production and disposal of the activated carbon can be greatly reduced.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einer flüssigelektrolythaltiger Batterie insbesondere eine Batterie verstanden, die einen Elektrolyten aufweist, der in einem Lösungsmittel gelöst ist. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass der gesamte Elektrolyt in einem Lösungsmittel gelöst ist. Insbesondere kann die Batterie zusätzlich einen Feststoffelektrolyten aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Batterien zumindest auch um Alkalimetall-Batterien, insbesondere Lithium-Batterien oder Natrium-Batterien.In the context of the present description, a battery containing liquid electrolyte is understood in particular to mean a battery that has an electrolyte that is dissolved in a solvent. It is possible, but not necessary, for the entire electrolyte to be dissolved in a solvent. In particular, the battery can additionally have a solid electrolyte. The batteries are preferably at least alkali metal batteries, in particular lithium batteries or sodium batteries.

Unter dem Merkmal, dass der Aktivkohlefilter in Gasflussrichtung hinter der Trockenvorrichtung angeordnet ist, wird insbesondere verstanden, dass der Aktivkohlefilter so angeordnet ist, dass Lösungsmittel des Elektrolyten, das im Trocknungsbehälter verdampft, durch den Aktivkohlefilter tritt.The feature that the activated carbon filter is arranged behind the drying device in the gas flow direction is understood in particular to mean that the activated carbon filter is arranged such that solvent of the electrolyte, which evaporates in the drying container, passes through the activated carbon filter.

Die zerkleinerten Batterien können auch als Zerkleinerungsmaterial bezeichnet werden.The shredded batteries can also be referred to as shredding material.

Die im Folgenden beschriebenen Schritte werden vorzugsweise automatisch durchgeführt.The steps described below are preferably carried out automatically.

Vorzugsweise besitzt die Batterie-Verarbeitungsanlage einen Vakuumerzeuger zum Erzeugen eines Unterdrucks im Trocknungsbehälter. Der Vakuumerzeuger ist vorzugsweise in Gasflussrichtung hinter dem Aktivkohlefilter angeordnet. Es ist aber auch möglich, dass der Vakuumerzeuger in Gasflussrichtung vor dem Aktivkohlefilter angeordnet ist.The battery processing system preferably has a vacuum generator for generating a negative pressure in the drying container. The vacuum generator is preferably arranged behind the activated carbon filter in the gas flow direction. However, it is also possible for the vacuum generator to be arranged in front of the activated carbon filter in the gas flow direction.

Günstig ist es, wenn die Batterie-Verarbeitungsanlage eine Rückführleitung aufweist, mittels der Gas von einer Stelle in Gasflussrichtung hinter dem Vakuumerzeuger an eine Stelle vor dem Kondensator leitbar ist. Es ist möglich, dass die Batterie-Verarbeitungsanlage in eine Schaltstellung bringbar ist, in der Gas vom Vakuumerzeuger zum Trocknungsbehälter oder zu einer Vakuumleitung, mittels der der Trocknungsdruck an den Trocknungsbehälter angelegt wird, zurückgeleitet wird.It is advantageous if the battery processing system has a return line by means of which gas can be conducted from a point in the gas flow direction behind the vacuum generator to a point in front of the capacitor. It is possible that the battery processing system can be brought into a switching position in which gas is returned from the vacuum generator to the drying container or to a vacuum line by means of which the drying pressure is applied to the drying container.

Günstig ist es, wenn der Kondensator mit einem Kondensatbehälter verbunden ist. Um eine möglichst hohe Abscheiderate von Lösungsmittel des Elektrolyten zu erreichen, umfasst der Kondensator vorzugsweise einen Zyklon-Kondensatabscheider.It is advantageous if the condenser is connected to a condensate container. In order to achieve the highest possible separation rate of solvent from the electrolyte, the capacitor preferably comprises a cyclone condensate separator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Batterie-Verarbeitungsanlage einen Vakuumerzeuger, der mit einem Saug-Eingang mit dem Aktivkohlefilter zum Anlegen eines Regenerierdrucks verbindbar angeordnet ist. Vorzugsweise beträgt der Regenerierdruck höchstens 50 hPa, insbesondere höchstens 10 hPa. Günstig ist es, wenn zu zumindest zu einem Zeitpunkt ein Druck von höchstens 5 hPa am Aktivkohlefilter anliegt.According to a preferred embodiment, the battery processing system comprises a vacuum generator, which is arranged to be connectable to the activated carbon filter with a suction inlet for applying a regeneration pressure. The regeneration pressure is preferably at most 50 hPa, in particular at most 10 hPa. It is advantageous if a pressure of at most 5 hPa is applied to the activated carbon filter at least at one point in time.

Günstig ist es, wenn der Vakuumerzeuger so ausgebildet und angeordnet ist, dass er mit dem Trocknungsbehälter über eine Vakuumleitung verbunden ist und in Fluidverbindung mit dem Trocknungsbehälter bringbar ist. Vorzugsweise ist die Fluidverbindung mit dem Trocknungsbehälter trennbar, insbesondere mittels eines Ventils.It is advantageous if the vacuum generator is designed and arranged in such a way that it is connected to the drying container via a vacuum line and in fluid communication can be brought with the drying container. Preferably, the fluid connection to the drying container can be separated, in particular by means of a valve.

Vorzugsweise besitzt die Batterie-Verarbeitungsanlage einen zweiten Kondensator. Vorzugsweise ist der Vakuumerzeuger in Gasflussrichtung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator angeordnet. Auf diese Weise kann besonders viel Lösungsmittel zurückgewonnen werden.The battery processing system preferably has a second capacitor. The vacuum generator is preferably arranged in the gas flow direction between the first capacitor and the second capacitor. In this way, a particularly large amount of solvent can be recovered.

Vorzugsweise ist der Aktivkohlefilter in Gasflussrichtung zwischen einem Kondensator und dem Vakuumerzeuger angeordnet.The activated carbon filter is preferably arranged in the gas flow direction between a condenser and the vacuum generator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Heizvorrichtung zumindest ein Heizrohr auf, das durch Aktivkohle des Aktivkohlefilters verläuft. Das Heizrohr ist vorzugsweise von einem Heizfluid, insbesondere einer Heizflüssigkeit, beispielsweise Wasser, zum Heizen durchströmt. Das Heizfluid wird vorzugsweise zumindest teilweise mit Abwärme, beispielsweise vom Vakuumerzeuger, erhitzt.According to a preferred embodiment, the heating device has at least one heating tube which runs through activated carbon of the activated carbon filter. The heating tube is preferably flowed through by a heating fluid, in particular a heating liquid, for example water, for heating. The heating fluid is preferably at least partially heated with waste heat, for example from the vacuum generator.

Günstig ist es, wenn die Batterie-Verarbeitungsanlage eine Steuereinrichtung aufweist, die ausgebildet ist zum automatischen Ansteuern der Heizvorrichtung, sodass die Aktivkohle des Aktivkohlefilters auf eine Regenerationstemperatur erwärmt wird. Vorzugsweise beträgt die Regenerationstemperatur zumindest 50°C, insbesondere zumindest 60°C, vorzugsweise zumindest 70°C.It is advantageous if the battery processing system has a control device that is designed to automatically control the heating device so that the activated carbon of the activated carbon filter is heated to a regeneration temperature. Preferably the regeneration temperature is at least 50°C, in particular at least 60°C, preferably at least 70°C.

Vorzugsweise beträgt die Regenerationstemperatur höchstens 110°C. Das gilt insbesondere dann, wenn im Aktivkohlefilter Fluorbenzol adsorbiert ist. Die genannten Temperaturangaben gelten insbesondere für den Fall, dass beim Heizen des Aktivkohlefilters entstehender Desorbatdampf kondensiert wird.Preferably the regeneration temperature is at most 110°C. This is particularly true if fluorobenzene is adsorbed in the activated carbon filter. The temperature information mentioned applies in particular to the case that desorbate vapor produced when heating the activated carbon filter is condensed.

Es ist möglich und stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist zum automatischen Ansteuern der Heizvorrichtung, sodass die Aktivkohle nach dem Erwärmen auf die Regenerationstemperatur auf eine Reinigungstemperatur von zumindest 110°C erhitzt wird. In diesem Fall ist es günstig, wenn die dabei entstehenden Dämpfe entweder ebenfalls kondensiert, nicht aber wiederverwendet werden, oder aber thermisch, insbesondere oxidativ, zersetzt werden. Es hat sich herausgestellt, dass bei Temperaturen oberhalb der Regenerationstemperatur etwaige vorhandene Fluorverbindungen verstärkt desorbiert werden, die das kondensierte Lösungsmittel so stark verunreinigen, dass es nicht sinnvoll wiederverwertet werden kann.It is possible and represents a preferred embodiment that the control device is designed to automatically control the heating device so that the activated carbon is heated to a cleaning temperature of at least 110 ° C after heating to the regeneration temperature. In this case, it is advantageous if the resulting vapors are either also condensed, but not reused, or are decomposed thermally, in particular oxidatively become. It has been found that at temperatures above the regeneration temperature, any fluorine compounds present are increasingly desorbed, contaminating the condensed solvent to such an extent that it cannot be meaningfully reused.

Vorzugsweise besitzt die Batterie-Verarbeitungsanlage einen zweiten Aktivkohlefilter, der zum ersten Aktivkohlefilter parallel schaltbar angeordnet ist. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass die beiden Aktivkohlefilter so angeordnet und verschaltet sind, dass vom Trocknungsbehälter kommendes Gas entweder nur durch den ersten Aktivkohlefilter oder nur durch den zweiten Aktivkohlefilter strömt.The battery processing system preferably has a second activated carbon filter, which is arranged so that it can be switched in parallel with the first activated carbon filter. This is understood in particular to mean that the two activated carbon filters are arranged and connected in such a way that gas coming from the drying container flows either only through the first activated carbon filter or only through the second activated carbon filter.

Vorzugsweise besitzt die Batterie-Verarbeitungsanlage eine Umschaltvorrichtung, die in (i) eine erste Schaltstellung, in der der erste Aktivkohlefilter mit einer Saug-Seite des Vakuumerzeugers zum Anlegen des Regenerierdrucks und der zweite Aktivkohlefilter nicht mit der Saug-Seite des Vakuumerzeugers verbunden ist, und (ii) eine zweite Schaltstellung, in der der zweite Aktivkohlefilter mit der Saug-Seite des Vakuumerzeugers zum Anlegen des Regenerierdrucks und der erste Aktivkohlefilter nicht mit dem Vakuumerzeuger verbunden ist, bringbar ist.The battery processing system preferably has a switching device which, in (i) a first switching position, in which the first activated carbon filter is connected to a suction side of the vacuum generator for applying the regeneration pressure and the second activated carbon filter is not connected to the suction side of the vacuum generator, and (ii) a second switching position, in which the second activated carbon filter is connected to the suction side of the vacuum generator for applying the regeneration pressure and the first activated carbon filter is not connected to the vacuum generator, can be brought.

Günstig ist es in diesem Fall, wenn in der ersten Schaltstellung der zweite Aktivkohlefilter mit einer Auslass-Seite des Vakuumerzeugers verbunden ist. Es ist dann günstig, wenn in Gasflussrichtung hinter der Auslass-Seite des Vakuumerzeugers der Kondensator angeordnet ist. In diesem Fall kann der Vakuumerzeuger den Regenerierdruck an den ersten Aktivkohlefilter anlegen, sodass adsorbiertes Lösungsmittel desorbiert wird. Das desorbierte Lösungsmittel wird als Desorbatdampf im Kondensator kondensiert.In this case, it is advantageous if the second activated carbon filter is connected to an outlet side of the vacuum generator in the first switching position. It is then advantageous if the capacitor is arranged behind the outlet side of the vacuum generator in the gas flow direction. In this case, the vacuum generator can apply the regeneration pressure to the first activated carbon filter so that adsorbed solvent is desorbed. The desorbed solvent is condensed as desorbate vapor in the condenser.

Vorzugsweise liegt an der Auslass-Seite des Vakuumerzeugers ein Druck an, der größer ist als der Umgebungsdruck.Preferably there is a pressure on the outlet side of the vacuum generator that is greater than the ambient pressure.

Vorzugsweise ist der Kondensator in Gasflussrichtung zwischen der Auslass-Seite des Vakuumerzeugers und dem zweiten Aktivkohlefilter angeordnet. Das Lösungsmittel, das vom Kondensator nicht auskondensiert wurde, wird dann zum weit überwiegenden Fall vom zweiten Aktivkohlefilter adsorbiert. Anschließend kann das verbleibende Gas in die Umgebung abgegeben werden.The condenser is preferably arranged in the gas flow direction between the outlet side of the vacuum generator and the second activated carbon filter. The solvent that was not condensed out by the condenser is then mostly adsorbed by the second activated carbon filter. The remaining gas can then be released into the environment.

Alternativ oder zusätzlich ist es günstig, wenn in der zweiten Schaltstellung der erste Aktivkohlefilter mit der Auslass-Seite des Vakuumerzeugers verbunden ist.Alternatively or additionally, it is advantageous if the first activated carbon filter is connected to the outlet side of the vacuum generator in the second switching position.

Es ist dann günstig, wenn in Gasflussrichtung hinter der Auslass-Seite des Vakuumerzeugers der Kondensator angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kondensator dann in Gasflussrichtung zwischen der Auslass-Seite des Vakuumerzeugers und dem ersten Aktivkohlefilter angeordnet. Auf diese Weise können die Aktivkohlefilter regeneriert und das desorbierte Lösungsmittel zurückgewonnen werden.It is then advantageous if the capacitor is arranged behind the outlet side of the vacuum generator in the gas flow direction. The condenser is then preferably arranged in the gas flow direction between the outlet side of the vacuum generator and the first activated carbon filter. In this way, the activated carbon filters can be regenerated and the desorbed solvent can be recovered.

In anderen Worten ist vorzugsweise in der ersten Schaltstellung der zweite Kondensator in Gasflussrichtung hinter dem Vakuumerzeuger und vor dem zweiten Aktivkohlefilter geschaltet und/oder in der zweiten Schaltstellung der zweite Kondensator in Gasflussrichtung hinter den Vakuumerzeuger und vor dem ersten Aktivkohlefilter geschaltet.In other words, the second capacitor is preferably connected in the gas flow direction behind the vacuum generator and in front of the second activated carbon filter in the first switching position and/or in the second switching position the second capacitor is connected in the gas flow direction behind the vacuum generator and in front of the first activated carbon filter.

Vorzugsweise wird der Kondensator so betrieben, dass das Gas, das den Kondensator verlässt, eine Temperatur von höchstens 10°C, insbesondere höchstens 0°C, hat. Dieses Gas strömt vorzugsweise danach durch zumindest einen Aktivkohlefilter und kühlt die Aktivkohle dieses Aktivkohlefilters. Dadurch verbessert sich die Adsorption.The condenser is preferably operated in such a way that the gas leaving the condenser has a temperature of at most 10 ° C, in particular at most 0 ° C. This gas preferably then flows through at least one activated carbon filter and cools the activated carbon of this activated carbon filter. This improves adsorption.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgebildet zum automatischen (i) Schalten der Umschaltvorrichtung in die erste Schaltstellung und (ii) Ansteuern des Vakuumerzeugers, sodass der Regenerierdruck an den ersten Aktivkohlefilter angelegt wird, (iii) danach Schalten der Umschaltvorrichtung in die zweite Schaltstellung und (iv) Ansteuern des Vakuumerzeugers, sodass der Regenerierdruck an den zweiten Aktivkohlefilter angelegt wird.The control unit is preferably designed to automatically (i) switch the switching device into the first switching position and (ii) control the vacuum generator so that the regeneration pressure is applied to the first activated carbon filter, (iii) then switching the switching device into the second switching position and (iv) Controlling the vacuum generator so that the regeneration pressure is applied to the second activated carbon filter.

Vorzugsweise weist die Heizvorrichtung zumindest ein zweites Heizrohr auf, das durch zweite Aktivkohle des zweiten Aktivkohlefilters verläuft.Preferably, the heating device has at least a second heating tube which runs through second activated carbon of the second activated carbon filter.

Günstig ist es, wenn die Batterie-Verarbeitungsanlage eine Trockengasquelle zum Abgeben von trockenem Inertgas, insbesondere Stickstoff, in Gasflussrichtung vor dem Aktivkohlefilter aufweist. Günstig ist es, wenn die Trockengasquelle angeordnet ist zum Abgeben des Inertgases hinter dem Vakuumerzeuger, insbesondere hinter dem zweiten Kondensator. Das trockene Inertgas erleichtert das Desorbieren des adsorbierten Lösungsmittels, insbesondere durch Verbessern des Wärmeeintrags in die Aktivkohle.It is advantageous if the battery processing system has a dry gas source for releasing dry inert gas, in particular nitrogen, in the gas flow direction upstream of the activated carbon filter. It is advantageous if the dry gas source is arranged to deliver the inert gas behind the vacuum generator, in particular behind the second capacitor. The dry inert gas facilitates the desorption of the adsorbed solvent, in particular by improving the heat input into the activated carbon.

Günstig ist es, wenn der Vakuumerzeuger eine Vor-Vakuumpumpe zum Erzeugen eines Vordrucks und eine Regenerierdruck-Vakuumpumpe zum Erzeugen eines Regenerierdrucks, der kleiner ist als der Vordruck, umfasst. Die Vor-Vakuumpumpe ist insbesondere als Vorpumpe zur Regenerierdruck-Vakuumpumpe geschaltet.It is advantageous if the vacuum generator comprises a pre-vacuum pump for generating a pre-pressure and a regeneration pressure vacuum pump for generating a regeneration pressure that is smaller than the pre-pressure. The pre-vacuum pump is connected in particular as a pre-pump to the regeneration pressure vacuum pump.

Ein Regenerierdruckpumpen-Sauganschluss der Regenerierdruck-Vakuumpumpe ist mittels einer Saugleitung mit dem Aktivkohlefilter verbunden, sodass der Regenerierdruck an den Aktivkohlefilter angelegt werden kann.A regeneration pressure pump suction connection of the regeneration pressure vacuum pump is connected to the activated carbon filter by means of a suction line so that the regeneration pressure can be applied to the activated carbon filter.

Vorzugsweise ist der Vakuumerzeuger mit dem Trocknungsbehälter zum Anlegen eines Trocknungsdrucks verbunden. Vorzugsweise beträgt der Trocknungsdruck höchstens 300 hPa, insbesondere höchstens 100 hPa, vorzugsweise höchstens 50 hPa. Dazu ist vorzugsweise der Vorvakuumpumpen-Sauganschluss der Vor-Vakuumpumpe mit dem Trocknungsbehälter mit der Vakuumleitung verbunden.Preferably, the vacuum generator is connected to the drying container for applying a drying pressure. The drying pressure is preferably at most 300 hPa, in particular at most 100 hPa, preferably at most 50 hPa. For this purpose, the backing vacuum pump suction connection of the backing vacuum pump is preferably connected to the drying container with the vacuum line.

Zum Unterbrechen einer Verbindung zwischen Vakuumerzeuger und Trocknungsbehälter besitzt die Umschaltvorrichtung vorzugsweise ein Sperrventil.To interrupt a connection between the vacuum generator and the drying container, the switching device preferably has a check valve.

Die Batterie-Verarbeitungsanlage weist vorzugsweise eine Inertgas-Spülvorrichtung zum Spülen der Zerkleinerungsvorrichtung mit einem Inertgas auf. Günstig ist es, wenn die Inertgas-Spülvorrichtung keine Vorrichtung zum chemischen Binden von Fluorwasserstoff, insbesondere keine Gaswaschvorrichtung, besitzt.The battery processing system preferably has an inert gas flushing device for flushing the shredding device with an inert gas. It is advantageous if the inert gas purging device does not have a device for chemically binding hydrogen fluoride, in particular no gas scrubbing device.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst vorzugsweise den Schritt des Ansteuerns des Sperrventils, sodass der Aktivkohlefilter und/oder der Vakuumerzeuger vom Trocknungsbehälter getrennt wird.A method according to the invention preferably includes the step of activating the check valve so that the activated carbon filter and/or the vacuum generator is separated from the drying container.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Entladens der Batterien, bis eine Batteriespannung, die an den Polen der Batterie anliegt, unter eine Entladespannung gesunken ist. Vorzugsweise beträgt die Entladespannung Ue = 0,3 V, insbesondere 0,25 V, bevorzugt 0,2 V, besonders bevorzugt 0,15 V, insbesondere besonders bevorzugt 0,1 V. Die Entladespannung kann sogar 0 V betragen.Preferably, the method according to the invention includes the step of discharging the batteries until a battery voltage applied to the poles of the battery has fallen below a discharge voltage. The discharge voltage U e is preferably 0.3 V, in particular 0.25 V, preferably 0.2 V, particularly preferably 0.15 V, particularly particularly preferably 0.1 V. The discharge voltage can even be 0 V.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Kurzschließens der entladenen Batterien für eine Kurzschlusszeit. Beispielsweise beträgt die Kurzschlusszeit zumindest 5 Stunden, insbesondere zumindest 10 Stunden besonders bevorzugt zumindest 15 Stunden. Insbesondere ist die Kurzschlusszeit kürzer als 100 Stunden.Preferably, the method according to the invention comprises the step of short-circuiting the discharged batteries for a short-circuit time. For example, the short-circuit time is at least 5 hours, in particular at least 10 hours, particularly preferably at least 15 hours. In particular, the short-circuit time is shorter than 100 hours.

Die Kurzschlusszeit ist vorzugsweise so gewählt, dass nach dem Beenden des Kurzschlusses eine Erholungsspannung unterschritten wird. Die Erholungsspannung ist diejenige Spannung, die nach einer Erholungszeit an den Polen der Batterie anliegt, wenn während der Erholungszeit an den Polen der Batterie kein Strom abgegriffen wird. Die Erholungszeit beträgt beispielsweise 12 Stunden. Nach einem Entladen steigt die Batteriespannung zwischen den Polen wieder an, nämlich auf die Erholungsspannung. Der Grund dafür sind Diffusionsprozesse in der Batterie. Durch das Kurzschließen der entladenen Batterien reagieren die in der Batterie enthaltenen elektrochemisch aktiven Substanzen quasi vollständig zu ihren Endprodukten. Vorzugsweise beträgt die Erholungsspannung 0,3 V, insbesondere 0,25 V, bevorzugt 0,2 V, besonders bevorzugt 0,15 V, insbesondere besonders bevorzugt 0,1 V.The short-circuit time is preferably chosen so that a recovery voltage is not reached after the short-circuit has ended. The recovery voltage is the voltage that is present at the battery poles after a recovery time if no current is drawn from the battery poles during the recovery time. For example, the recovery time is 12 hours. After a discharge, the battery voltage between the poles increases again, namely to the recovery voltage. The reason for this is diffusion processes in the battery. By short-circuiting the discharged batteries, the electrochemically active substances contained in the battery react almost completely to form their end products. The recovery voltage is preferably 0.3 V, in particular 0.25 V, preferably 0.2 V, particularly preferably 0.15 V, particularly particularly preferably 0.1 V.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Erholungsspannung auch dann definiert ist, wenn die kurzgeschlossene Batterie vor Ende der Erholungszeit zerkleinert wird, denn es handelt sich um diejenige Spannung, die Anliegen würde, wenn die Batterie über die Erholungszeit ohne abgegriffene Spannung bliebe.It should be noted that the recovery voltage is defined even if the shorted battery is crushed before the end of the recovery time, because it is the voltage that would be present if the battery remained without tapped voltage over the recovery time.

Es hat sich herausgestellt, dass im Aktivkohlefilter besonders wenige unerwünschte Substanzen, insbesondere fluorhaltige Substanzen, enthalten sind, wenn die Batterien kurzgeschlossen werden.It has been found that the activated carbon filter contains particularly few undesirable substances, especially fluorine-containing substances, when the batteries are short-circuited.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1
ein Schema einer erfindungsgemäßen Batterie-Verarbeitungsanlage zum Durchführen eines Erfindung gemessen Verfahrens und
Figur 2
ein Schema einer erfindungsgemäßen Batterie-Verarbeitungsanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform zum Durchführen eines Erfindung gemessen Verfahrens.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. This shows
Figure 1
a diagram of a battery processing plant according to the invention for carrying out a measured method according to the invention and
Figure 2
a diagram of a battery processing plant according to the invention according to a second embodiment for carrying out a measured method according to the invention.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie-Verarbeitungsanlage 10 zum Behandeln von Batterien 12.n (n=1, 2,... N). Die Batterien sind zunächst in der Regel Bestandteile von Batteriemodulen und werden zunächst in einer Entladestation 14 entladen, bis eine Entladungsspannung Ue unterhalb einer Soll-Entladespannung Ue,soll liegt. Beispielsweise gilt Ue,soll = 0,3 V. Figure 1 shows a battery processing system 10 according to the invention for treating batteries 12.n (n=1, 2,... N). The batteries are initially generally components of battery modules and are first discharged in a discharge station 14 until a discharge voltage U e is below a target discharge voltage U e,soll . For example, U e,set = 0.3 V.

Die entladenen Batterien werden danach vorzugsweise für eine Kurzschlusszeit tK so lange kurzgeschlossen, dass eine Erholungsspannung Ur auch nach einer Erholungszeit tr von beispielsweise tr = 12 h unterhalb von Ur = 0,3 V, insbesondere unterhalb von 0,2 V liegt. Die so lange kurzgeschlossen Batterien werden als inaktivierte Batterien bezeichnet.The discharged batteries are then preferably short-circuited for a short-circuit time t K so long that a recovery voltage U r is below U r = 0.3 V, in particular below 0.2 V, even after a recovery time t r of, for example, t r = 12 h lies. Batteries that have been short-circuited for such a long time are called inactivated batteries.

Die inaktivierten Batterien der Batteriemodule werden in einer Demontagestation 16 demontiert, sodass die Batterien 12.n vereinzelt vorliegen. Beispielsweise werden dazu die Batteriemodule aus einem Rahmen entnommen und/oder die Batterien 12.n aus ihren Batteriemodulen gelöst. Die Demontage ist optional.The inactivated batteries of the battery modules are dismantled in a dismantling station 16 so that the batteries 12.n are present individually. For example, the battery modules are removed from a frame and/or the batteries 12.n are removed from their battery modules. Disassembly is optional.

Nachfolgend werden die Batterien 12.n in einer Zerkleinerungsvorrichtung 18 zerkleinert. Die Zerkleinerungsvorrichtung 18 ist mit einer Inertgas-Spülvorrichtung 20 verbunden, mittels der die Zerkleinerungsvorrichtung 18 mit einem Inertgas, beispielsweise Stickstoff, gespült wird. Die Inertgas-Spülvorrichtung 20 kann einen Filter 22, der beispielsweise Aktivkohle enthält, und/oder einen Kondensator 24 aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Inertgas-Spülvorrichtung 20 eine Vorrichtung zum chemischen Binden von Fluorwasserstoff aufweisen kann, dies ist aber nicht notwendig. Vorzugsweise besitzt die Inertgas-Spülvorrichtung 20 daher keine Vorrichtung zum chemischen Binden von Fluorwasserstoff, insbesondere keine Gaswaschvorrichtung. Das Inertgas kann mittels einer Inertgasquelle 26 zugeführt werden.The batteries 12.n are subsequently shredded in a shredding device 18. The comminution device 18 is connected to an inert gas flushing device 20, by means of which the comminution device 18 is flushed with an inert gas, for example nitrogen. The inert gas flushing device 20 can have a filter 22, which contains activated carbon, for example, and/or a capacitor 24. It should be noted that the inert gas purge device 20 may include a device for chemically binding hydrogen fluoride, but this is not necessary. The inert gas flushing device 20 therefore preferably has no device for chemically binding hydrogen fluoride, in particular not a gas scrubbing device. The inert gas can be supplied by means of an inert gas source 26.

Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Zerkleinerungsvorrichtung 18 eine Saugpumpe 27 aufweist, aufweist. Gereinigtes Inertgas wird in die Umgebung abgeführt. Alternativ kann Inertgas zumindest teilweise in die Zerkleinerungsvorrichtung 18 zurückgeführt werden, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.It is possible, but not necessary, for the shredding device 18 to have a suction pump 27. Purified inert gas is discharged into the environment. Alternatively, inert gas can be at least partially returned to the comminution device 18, as indicated by the dashed line.

Die Zerkleinerungsvorrichtung 18 erzeugt Zerkleinerungsmaterial 28 in Form der zerkleinerten Batterien. Die Zerkleinerungsvorrichtung 18 ist mittels einer gasdichten Leitung 30 mit einem Trocknungsbehälter 32 verbunden. Die Zerkleinerungsvorrichtung 18 ist vom Trocknungsbehälter 32 mittels einer Schleuse 34 verbunden.The shredding device 18 produces shredding material 28 in the form of the shredded batteries. The shredding device 18 is connected to a drying container 32 by means of a gas-tight line 30. The shredding device 18 is connected to the drying container 32 by means of a lock 34.

Im Trocknungsbehälter 32 herrscht ein Trocknungsdruck p32. Beispielsweise gilt p32 ≤ 300 hPa. Für eine Trocknungstemperatur T32 im Trocknungsbehälter gilt vorzugsweise T32 ≤ 50°C. Durch den Unterdruck verdampft Lösungsmittel des Elektrolyten der Batterien 12.n, sodass Lösungsmitteldampf 36 entsteht, der in einer Vakuumleitung 38 abgeführt wird.There is a drying pressure p 32 in the drying container 32. For example, p 32 ≤ 300 hPa applies. For a drying temperature T 32 in the drying container, T 32 ≤ 50 ° C preferably applies. Due to the negative pressure, solvent of the electrolyte of the batteries 12.n evaporates, so that solvent vapor 36 is formed, which is discharged in a vacuum line 38.

Der Lösungsmitteldampf 36 gelangt in einen ersten Kondensator 40.1 und wird dort zumindest teilweise kondensiert. Entstehendes Kondensat 42 wird in einem Kondensatbehälter 44 aufgefangen. In Gasflussrichtung G hinter dem ersten Kondensator 40.1 ist ein Vakuumerzeuger 46 angeordnet. Dessen Auslass-Seite 48 ist mit einem optionalen zweiten Kondensator 40.2 verbunden. Es ist möglich, dass nur der erste Kondensator 40.1, nur der zweite Kondensator 40.2 oder beide Kondensatoren 40.1, 40.2 vorhanden sind.The solvent vapor 36 reaches a first condenser 40.1 and is at least partially condensed there. Any resulting condensate 42 is collected in a condensate container 44. A vacuum generator 46 is arranged behind the first capacitor 40.1 in the gas flow direction G. Its outlet side 48 is connected to an optional second capacitor 40.2. It is possible that only the first capacitor 40.1, only the second capacitor 40.2 or both capacitors 40.1, 40.2 are present.

Die Batterie-Verarbeitungsanlage 10 umfasst einen ersten Aktivkohlefilter 50.1 und einen optionalen zweiten Aktivkohlefilter 50.2. Der erste Aktivkohlefilter 50.1 und gegebenenfalls der zweite Aktivkohlefilter 50.2 sind bei der Batterie-Verarbeitungsanlage 10 in Gasflussrichtung G hinter dem Vakuumerzeuger 46 angeordnet. Der Trocknungsbetrieb ist der Betriebszustand, in der am Trocknungsbehälter 32 der Trocknungsdruck p32 anliegt.The battery processing system 10 includes a first activated carbon filter 50.1 and an optional second activated carbon filter 50.2. The first activated carbon filter 50.1 and optionally the second activated carbon filter 50.2 are arranged behind the vacuum generator 46 in the gas flow direction G in the battery processing system 10. The drying operation is the operating state in which the drying pressure p 32 is applied to the drying container 32 .

Die Batterie-Verarbeitungsanlage 10 weist eine Rückführleitung 52 auf, mittels der eine erste Abgas-Seite 54.1 des ersten Aktivkohlefilters 50.1 und/oder eine zweite Abgas-Seite 54.2 des zweiten Aktivkohlefilters 50.2 mit einer Eingangs-Seite 56.1 des Kondensators 40.1 in Fluidverbindung bringbar ist.The battery processing system 10 has a return line 52, by means of which a first exhaust side 54.1 of the first activated carbon filter 50.1 and/or a second exhaust side 54.2 of the second activated carbon filter 50.2 can be brought into fluid communication with an input side 56.1 of the capacitor 40.1.

Die Batterie-Verarbeitungsanlage 10 besitzt eine Umschaltvorrichtung 58, die ein Ventil oder mehrere Ventile aufweisen kann. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Umschaltvorrichtung 58 ein erstes Ventil 60.1, ein zweites Ventil 60.2, ein drittes Ventil 60.3, das als Sperrventil bezeichnet wird, ein viertes Ventil 60.4 oder ein fünftes Ventil 60.5.The battery processing plant 10 has a switching device 58, which can have one or more valves. In the present embodiment, the switching device 58 comprises a first valve 60.1, a second valve 60.2, a third valve 60.3, which is referred to as a check valve, a fourth valve 60.4 or a fifth valve 60.5.

In einer Trocknungsstellung der Umschaltvorrichtung 58 ist die Batterie-Verarbeitungsanlage 10 im Trocknungsbetrieb. Im Trocknungsbetrieb sind die Ventile 60.1 und 60.2 geschlossen, dass Ventil 60.3 geöffnet und eines der Ventile 60.4 oder 60.5 geöffnet. Der vom Vakuumerzeuger 46 erzeugte Unterdruck p46 liegt daher fast vollständig am Trocknungsbehälter 32 an. Der Lösungsmitteldampf 36 strömt daher durch den ersten Kondensator 40.1, der verbleibende Lösungsmitteldampf durch den Vakuumerzeuger 46, danach durch den zweiten Kondensator 40.2 und danach je nach Stellung der Ventile 60.4, 60.5 durch den ersten Aktivkohlefilter 50.1 oder den zweiten Aktivkohlefilter 50.2. Danach gelangt das etwaig vorhandene Restgas 62 in die Umwelt.In a drying position of the switching device 58, the battery processing system 10 is in drying mode. In drying mode, valves 60.1 and 60.2 are closed, valve 60.3 is open and one of valves 60.4 or 60.5 is open. The negative pressure p 46 generated by the vacuum generator 46 is therefore almost completely applied to the drying container 32. The solvent vapor 36 therefore flows through the first condenser 40.1, the remaining solvent vapor through the vacuum generator 46, then through the second capacitor 40.2 and then, depending on the position of the valves 60.4, 60.5, through the first activated carbon filter 50.1 or the second activated carbon filter 50.2. Any residual gas 62 that may be present then enters the environment.

Die Umschaltvorrichtung 58 ist zudem in eine erste Schaltstellung bringbar, in der der erste Aktivkohlefilter 50.1 mit einer Saug-Seite 64 des Vakuumerzeugers 46 verbunden ist. Dazu wird das Ventil 60.1 geöffnet und das Ventil 60.5 und ein Ventil 60.6 an der Abgas-Seite 54 des ersten Aktivkohlefilters 50.1 geschlossen. Günstig, nicht aber notwendig, ist es, wenn auch das Ventil 60.3 geschlossen wird. Der Unterdruck p46 des Vakuumerzeugers liegt dann als ein Regenerierdruck pr am ersten Aktivkohlefilter 50.1 an.The switching device 58 can also be brought into a first switching position, in which the first activated carbon filter 50.1 is connected to a suction side 64 of the vacuum generator 46. For this purpose, the valve 60.1 is opened and the valve 60.5 and a valve 60.6 on the exhaust gas side 54 of the first activated carbon filter 50.1 are closed. It is favorable, but not necessary, if the valve 60.3 is also closed. The negative pressure p 46 of the vacuum generator is then applied as a regeneration pressure p r to the first activated carbon filter 50.1.

Mittels einer Heizvorrichtung 66, die ein erstes Heizrohr 68.1 aufweist, wird zudem Aktivkohle 70.1 im ersten Aktivkohlefilter 50.1 auf eine Regenerationstemperatur Tr erwärmt. Beispielsweise gilt 50°C ≤ Tr ≤ 100°C. Dadurch desorbiert Lösungsmittel, das im ersten Aktivkohlefilter 50.1 adsorbiert ist, sodass Desorbatdampf entsteht, der durch die Rückführleitung 52 in den ersten Kondensator 40.1 gelangt, teilweise durch den Vakuumerzeuger 46 tritt, den zweiten Kondensator 40.2 passiert und durch das geöffnete Ventil 60.4 durch den zweiten Aktivkohlefilter 50.2 und durch ein siebtes Ventil 60.7 in die Umgebung strömt. Das Ventil 60.1 ist geschlossen. In der ersten Schaltstellung ist damit der zweite Aktivkohlefilter 50.2 mit der Auslass-Seite 48 des Vakuumerzeugers 46 verbunden.By means of a heating device 66, which has a first heating tube 68.1, activated carbon 70.1 in the first activated carbon filter 50.1 is also heated to a regeneration temperature T r . For example, 50°C ≤ T r ≤ 100°C. As a result, solvent that is adsorbed in the first activated carbon filter 50.1 is partially desorbed, so that desorbate vapor is formed, which passes through the return line 52 into the first condenser 40.1 enters the vacuum generator 46, passes through the second capacitor 40.2 and flows through the opened valve 60.4 through the second activated carbon filter 50.2 and through a seventh valve 60.7 into the environment. The valve 60.1 is closed. In the first switching position, the second activated carbon filter 50.2 is connected to the outlet side 48 of the vacuum generator 46.

Durch das zunehmende Desorbieren des Lösungsmittels im ersten Aktivkohlefilter 50.1 sinkt ein Druck p50.1 im Aktivkohlefilter 50.1 beständig ab. Ist ein vorgegebener Enddruck pE erreicht, beispielsweise pE = 1 hPa oder eine vorgegebene Regenerationszeit tR , beispielsweise tR = 1 h überschritten, wird die Heizvorrichtung 66 deaktiviert und das Ventil 60.2 geschlossen. Der Aktivkohlefilter 50.1 kann erneut zum Reinigen von Gas vor dem Abgeben in die Umgebung verwendet werden.Due to the increasing desorbing of the solvent in the first activated carbon filter 50.1, a pressure p 50.1 in the activated carbon filter 50.1 constantly decreases. If a predetermined final pressure p E is reached, for example p E = 1 hPa, or a predetermined regeneration time t R , for example t R = 1 h is exceeded, the heating device 66 is deactivated and the valve 60.2 is closed. The activated carbon filter 50.1 can be used again to clean gas before releasing it into the environment.

Zum Entfernen von adsorbiertem Lösungsmittel vom zweiten Aktivkohlefilter 50.2 wird die Umschaltvorrichtung 58 in eine zweite Schaltstellung gebracht, in der die Ventile 60.7, 60.4, 60.2 geschlossen sind und das Ventil 60.1 geöffnet ist. Zudem wird mittels eines zweiten Heizrohrs 68.2 der Heizvorrichtung 66 die Aktivkohle des zweiten Aktivkohlefilters 50.2 erwärmt. Der entstehende Desorbatdampf gelangt durch die Rückführleitung 52 in den ersten Kondensator 40.1, passiert den Vakuumerzeuger 46, tritt durch den zweiten Kondensator 40.2 und strömt durch den ersten Aktivkohlefilter 50.1 gereinigt in die Umgebung.To remove adsorbed solvent from the second activated carbon filter 50.2, the switching device 58 is brought into a second switching position in which the valves 60.7, 60.4, 60.2 are closed and the valve 60.1 is open. In addition, the activated carbon of the second activated carbon filter 50.2 is heated by means of a second heating pipe 68.2 of the heating device 66. The resulting desorbate vapor passes through the return line 52 into the first condenser 40.1, passes through the vacuum generator 46, passes through the second condenser 40.2 and flows cleaned through the first activated carbon filter 50.1 into the environment.

Die Batterie-Verarbeitungsanlage 10 besitzt eine Steuereinrichtung 69, die mit dem Vakuumerzeuger 46, den Ventilen 60.m (m = 1, 2, ... M mit M der Anzahl an Ventilen) und der Heizvorrichtung 66 zum Ansteuern verbunden ist.The battery processing system 10 has a control device 69, which is connected to the vacuum generator 46, the valves 60.m (m = 1, 2, ... M with M the number of valves) and the heating device 66 for control.

Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass der Vakuumerzeuger 46 eine Vor-Vakuumpumpe 46a und eine Regenerierdruck-Vakuumpumpe 46b aufweist. Die Vor-Vakuumpumpe 46a ist als Vorpumpe zur Regenerierdruck-Vakuumpumpe 46b geschaltet.It is possible, but not necessary, for the vacuum generator 46 to have a pre-vacuum pump 46a and a regeneration pressure vacuum pump 46b. The pre-vacuum pump 46a is connected as a pre-pump to the regeneration pressure vacuum pump 46b.

Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Restgas 62 vor dem Abgeben in die Umgebung in einer Abgasbehandlungsanlage 70 thermisch und/oder katalytisch oxidiert wird.It is possible, but not necessary, for the residual gas 62 to be thermally and/or catalytically oxidized in an exhaust gas treatment system 70 before being released into the environment.

Um das Erwärmen der Aktivkohle zu verbessern, kann mittels einer Trockengasquelle 72 trockenes, insbesondere erwärmtes, Inertgas so abgegeben werden, dass es in zumindest einen Aktivkohlefilter 50.1, 50.2 gelangt.In order to improve the heating of the activated carbon, dry, in particular heated, inert gas can be released by means of a dry gas source 72 in such a way that it reaches at least one activated carbon filter 50.1, 50.2.

In einer Trennanlage 72 wird vom getrockneten Zerkleinerungsgut 28 die Schwarzmasse 74 von Folienteilen 76 abgetrennt und jeweils gesondert entweder weiterbehandelt oder in ein Transportbehältnis abgefüllt.In a separation system 72, the black mass 74 is separated from the dried material to be shredded 28 from film parts 76 and each is either further treated separately or filled into a transport container.

Mittels einer Stichleitung 78 kann ein Vakuum an den Filter 22 angelegt werden, um adsorbiertes Lösungsmittel zu entfernen.Using a branch line 78, a vacuum can be applied to the filter 22 to remove adsorbed solvent.

Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie-Verarbeitungsanlage 10. Im Trocknungsbetrieb durchströmt Lösungsmitteldampf, also Desorbatdampf, zunächst den Kondensator 40.1, dann den ersten Aktivkohlefilter 50.1 und danach den Vakuumerzeuger 46. In Gasflussrichtung hinter dem Vakuumerzeuger 46 befinden sich der zweite Kondensator 40.2 und der zweite Aktivkohlefilter 50.2. Figure 2 shows an alternative embodiment of a battery processing system 10 according to the invention. During drying operation, solvent vapor, i.e. desorbate vapor, first flows through the condenser 40.1, then the first activated carbon filter 50.1 and then the vacuum generator 46. The second capacitor 40.2 and the second are located behind the vacuum generator 46 in the gas flow direction Activated carbon filter 50.2.

Mittels einer ersten Umschaltleitung 80.1 und einer zweiten Umschaltleitung 80.2 kann der zweite Aktivkohlefilter in Gasflussrichtung vor den Vakuumerzeuger 46 geschaltet werden.By means of a first switching line 80.1 and a second switching line 80.2, the second activated carbon filter can be switched in front of the vacuum generator 46 in the gas flow direction.

Durch Schließen der Ventile 60.5, 60.8 und öffnen der Ventile 60.1, 60.2, 60.4 kann der Regenerierdruck an den ersten Aktivkohlefilter 50.1 eingelegt werden.By closing the valves 60.5, 60.8 and opening the valves 60.1, 60.2, 60.4, the regeneration pressure can be applied to the first activated carbon filter 50.1.

Durch Schließen der Ventile 60.1, 60.2, 60.4 und Öffnen des Ventils 60.8 kann der zweite Aktivkohlefilter 50.2 mit Regenerierdruck beaufschlagt werden. Das der Lösungsmitteldampf, der den Kondensator 40.2 passiert, gelangt über eine dritte Umschaltleitung 80.3 in den ersten Aktivkohlefilter 50.1 und von dort über die vierte Umschaltleitung 80.4 in die Umgebung. Bezugszeichenliste 10 Batterie-Verarbeitungsanlage 62 Restgas 12 Batterie 64 Saug-Seite 14 Entladestation 66 Heizvorrichtung 16 Demontagestation 68 Heizrohr 18 Zerkleinerungsvorrichtung 70 Abgasbehandlungsanlage 20 Inertgas-Spülvorrichtung 72 Trennanlage 22 Filter 74 Schwarzmasse 24 Kondensator 76 Folienteile 26 Inertgasquelle 78 Stichleitung 28 Zerkleinerungsmaterial 80 Umschaltleitung 30 Leitung 32 Trocknungsbehälter G Gasflussrichtung 34 Schleuse n Laufindex 36 Lösungsmitteldampf N Zahl der Batterien 38 Vakuumleitung M Zahl der Ventile p Druck 40 Kondensator p32 Trocknungsdruck 42 Kondensat p46 Unterdruck des Vakuumerzeu-gers 44 Kondensatbehälter 46 Vakuumerzeuger pE Enddruck 48 Auslass-Seite pr Trocknungsdruck tr Erholungszeit 50 Aktivkohlefilter tK Kurzschlusszeit 52 Rückführleitung tR Regenerationszeit 54 Abgas-Seite T32 Trocknungstemperatur 56 Eingangs-Seite Tr Regenerationstemperatur 58 Umschaltvorrichtung Ue Entladungsspannung Ue,soll Soll-Entladespannung 60 Ventil Ur Erholungsspannung By closing the valves 60.1, 60.2, 60.4 and opening the valve 60.8, the second activated carbon filter 50.2 can be subjected to regeneration pressure. The solvent vapor that passes through the capacitor 40.2 reaches the first activated carbon filter 50.1 via a third switching line 80.3 and from there into the environment via the fourth switching line 80.4. <b>Reference symbol list</b> 10 Battery processing plant 62 residual gas 12 battery 64 suction side 14 Unloading station 66 Heating device 16 Dismantling station 68 heating pipe 18 shredding device 70 Exhaust gas treatment system 20 Inert gas flushing device 72 Separation system 22 filter 74 Black mass 24 capacitor 76 Foil parts 26 Inert gas source 78 Stub line 28 shredding material 80 switching line 30 Line 32 drying container G Gas flow direction 34 sluice n Running index 36 Solvent vapor N Number of batteries 38 Vacuum line M Number of valves p Pressure 40 capacitor p32 drying pressure 42 condensate p46 Negative pressure of the vacuum generator 44 Condensate tank 46 vacuum generator p E final pressure 48 outlet side p r drying pressure t r Recovery time 50 Activated carbon filter t K Short circuit time 52 return line t R Regeneration time 54 Exhaust side T32 Drying temperature 56 Entrance page T r Regeneration temperature 58 Switching device U e discharge voltage U e, should Target discharge voltage 60 Valve U r recovery tension

Claims (14)

Batterie-Verarbeitungsanlage (10) zum Behandeln flüssigelektrolythaltiger Batterien (12.n), mit (a) einer Zerkleinerungsvorrichtung (18) zum Zerkleinern der Batterien (12.n), (b) einem Trocknungsbehälter (32) zum Trocknen von zerkleinerten Batterien (12.n), sodass Lösungsmittel des Elektrolyten verdampft und Lösungsmitteldampf (36) entsteht, und (c) einem Aktivkohlefilter (50), der in Gasflussrichtung (G) hinter der Trocknungsvorrichtung angeordnet ist, gekennzeichnet durch (d) eine Heizvorrichtung (66) zum Heizen des Aktivkohlefilters (50.1), sodass im Aktivkohlefilter (50.1) adsorbierter Lösungsmittel desorbierbar, sodass Desorbatdampf entsteht ist, und (e) einen Kondensator (40.1) zum Kondensieren von Desorbatdampf angeordnet ist. Battery processing plant (10) for treating batteries containing liquid electrolyte (12.n), with (a) a shredding device (18) for shredding the batteries (12.n), (b) a drying container (32) for drying crushed batteries (12.n) so that solvent of the electrolyte evaporates and solvent vapor (36) is formed, and (c) an activated carbon filter (50), which is arranged behind the drying device in the gas flow direction (G), marked by (d) a heating device (66) for heating the activated carbon filter (50.1) so that solvent adsorbed in the activated carbon filter (50.1) can be desorbed, so that desorbate vapor is formed, and (e) a condenser (40.1) is arranged for condensing desorbate vapor. Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vakuumerzeuger (46), der mit einem Saug-Eingang mit dem Aktivkohlefilter (50.1) zum Anlegen eines Regenerierdrucks von höchstens 50 hPa, insbesondere höchstens 10 hPa, verbindbar angeordnet ist.Battery processing system (10) according to claim 1, characterized by a vacuum generator (46) which is arranged to be connectable with a suction inlet to the activated carbon filter (50.1) for applying a regeneration pressure of at most 50 hPa, in particular at most 10 hPa. Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch (a) einen zweiten Kondensator (40.2), (b) wobei der Vakuumerzeuger (46) in Gasflussrichtung (G) zwischen dem ersten Kondensator (40.1) und dem zweiten Kondensator (40.2) angeordnet ist. Battery processing plant (10) according to claim 2, characterized by (a) a second capacitor (40.2), (b) wherein the vacuum generator (46) is arranged in the gas flow direction (G) between the first capacitor (40.1) and the second capacitor (40.2). Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Heizvorrichtung (66) zumindest ein Heizrohr (68.1) aufweist, das durch Aktivkohle des Aktivkohlefilters (50.1) verläuft (b) eine Steuereinrichtung (69) der Batterie-Verarbeitungsanlage (10) ausgebildet ist zum automatischen Ansteuern der Heizvorrichtung (66), sodass der Aktivkohlefilter (50) auf zumindest 50°C und/oder höchstens 110°C erwärmt wird. Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that (a) the heating device (66) has at least one heating tube (68.1) which runs through activated carbon of the activated carbon filter (50.1). (b) a control device (69) of the battery processing system (10) is designed to automatically control the heating device (66) so that the activated carbon filter (50) is heated to at least 50 ° C and / or at most 110 ° C. Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch (a) zumindest einen zweiten Aktivkohlefilter (50.2), der zum ersten Aktivkohlefilter (50.1) parallel schaltbar angeordnet ist und (b) eine Umschaltvorrichtung (58), die in (i) eine erste Schaltstellung, in der der erste Aktivkohlefilter (50.1) mit einer Saug-Seite (64) des Vakuumerzeugers (46) und
der zweite Aktivkohlefilter (50.2) nicht mit der Saug-Seite (64) des Vakuumerzeugers (46) verbunden ist, und (ii) eine zweite Schaltstellung, in der der zweite Aktivkohlefilter (50.2) mit der Saug-Seite (64) des Vakuumerzeugers (46) und
der erste Aktivkohlefilter (50.1) nicht mit der Saug-Seite (64) des Vakuumerzeugers (46) verbunden ist, bringbar ist, (iii) wobei in der ersten Schaltstellung der zweite Aktivkohlefilter (50.2) mit einer Auslass-Seite (48) des Vakuumerzeugers (46) verbunden ist und (iv) wobei in der zweiten Schaltstellung der erste Aktivkohlefilter (50.1) mit der Auslass-Seite (48) des Vakuumerzeugers (46) verbunden ist. Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized by (a) at least one second activated carbon filter (50.2), which is arranged in parallel with the first activated carbon filter (50.1) and (b) a switching device (58) which is in (i) a first switching position in which the first activated carbon filter (50.1) is connected to a suction side (64) of the vacuum generator (46) and
the second activated carbon filter (50.2) is not connected to the suction side (64) of the vacuum generator (46), and (ii) a second switching position in which the second activated carbon filter (50.2) is connected to the suction side (64) of the vacuum generator (46) and
the first activated carbon filter (50.1) is not connected to the suction side (64) of the vacuum generator (46), can be brought, (iii) wherein in the first switching position the second activated carbon filter (50.2) is connected to an outlet side (48) of the vacuum generator (46) and (iv) wherein in the second switching position the first activated carbon filter (50.1) is connected to the outlet side (48) of the vacuum generator (46). Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die ausgebildet ist zum automatischen (i) Schalten der Umschaltvorrichtung (58) in die erste Schaltstellung und (ii) Ansteuern des Vakuumerzeugers (46), sodass der Regenerierdruck an den ersten Aktivkohlefilter (50.1) angelegt wird, (iii) danach Schalten der Umschaltvorrichtung (58) in die zweite Schaltstellung und (iv) Ansteuern des Vakuumerzeugers (46), sodass der Regenerierdruck an den zweiten Aktivkohlefilter (50.2) angelegt wird. Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized by a control unit which is designed for automatic (i) switching the switching device (58) into the first switching position and (ii) activating the vacuum generator (46) so that the regeneration pressure is applied to the first activated carbon filter (50.1), (iii) then switching the switching device (58) into the second switching position and (iv) Activating the vacuum generator (46) so that the regeneration pressure is applied to the second activated carbon filter (50.2). Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) in der ersten Schaltstellung der zweite Kondensator (40.2) in Gasflussrichtung (G) hinter den Vakuumerzeuger (46) und vor den zweiten Aktivkohlefilter (50.2) geschaltet ist und (b) in der zweiten Schaltstellung der zweite Kondensator (40.2) in Gasflussrichtung (G) hinter den Vakuumerzeuger (46) und vor den ersten Aktivkohlefilter (50.1) geschaltet ist. Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that (a) in the first switching position, the second capacitor (40.2) is connected behind the vacuum generator (46) and in front of the second activated carbon filter (50.2) in the gas flow direction (G) and (b) in the second switching position, the second capacitor (40.2) is connected behind the vacuum generator (46) and in front of the first activated carbon filter (50.1) in the gas flow direction (G). Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizvorrichtung (66) zumindest ein zweites Heizrohr (68) aufweist, das durch zweite Aktivkohle des zweiten Aktivkohlefilters (50.2) verläuft.Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that
the heating device (66) has at least one second heating tube (68) which runs through second activated carbon of the second activated carbon filter (50.2). Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Trockengasquelle zum Abgeben von trockenem Inertgas, insbesondere Stickstoff, in Gasflussrichtung (G) vor dem zumindest einen Aktivkohlefilter (50.1, 50.2), wobei die Trockengasquelle angeordnet ist zum Abgeben des Inertgases hinter dem Vakuumerzeuger (46), insbesondere hinter dem zweiten Kondensator (40.2). Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized by a dry gas source for releasing dry inert gas, in particular nitrogen, in the gas flow direction (G) in front of the at least one activated carbon filter (50.1, 50.2), wherein the dry gas source is arranged to deliver the inert gas behind the vacuum generator (46), in particular behind the second condenser (40.2). Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) der Vakuumerzeuger (46) - eine Vor-Vakuumpumpe zum Erzeugen eines Vordrucks und - eine Regenerierdruck-Vakuumpumpe, zum Erzeugen eines Regenerierdrucks, der kleiner ist als der Vordruck, umfasst, - wobei die Vor-Vakuumpumpe eine Vorpumpe der Regenerierdruck-Vakuumpumpe bildet, (b) ein Regenerierdruckpumpen-Sauganschluss der Regenerierdruck-Vakuumpumpe mit dem Aktivkohlefilter (50) verbunden ist und (c) ©der Vorvakuumpumpen-Sauganschluss der Vor-Vakuumpumpe mit dem Trocknungsbehälter (32) verbunden ist. Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that (a) the vacuum generator (46) - a pre-vacuum pump to generate a pre-pressure and - a regeneration pressure vacuum pump for generating a regeneration pressure that is smaller than the form pressure, - whereby the pre-vacuum pump forms a pre-pump of the regeneration pressure vacuum pump, (b) a regeneration pressure pump suction connection of the regeneration pressure vacuum pump is connected to the activated carbon filter (50) and (c) © the fore-vacuum pump suction connection of the fore-vacuum pump is connected to the drying container (32). Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
ein Sperrventil (60.3) zum Unterbrechen einer Vakuumleitung (38), die den Vakuumerzeuger (46) mit dem Trocknungsbehälter (32) verbindet.Battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized by
a check valve (60.3) for interrupting a vacuum line (38) that connects the vacuum generator (46) to the drying container (32). Verfahren zum Betreiben einer Batterie-Verarbeitungsanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (i) Ansteuern der Umschaltvorrichtung (58), sodass der Vakuumerzeuger (46) mit dem Aktivkohlefilter (50.1) verbunden wird, (ii) Ansteuern der Heizvorrichtung (66), sodass der der Aktivkohlefilter (50.1) geheizt wird, (iii) Ansteuern des Vakuumerzeugers (46), sodass der Regenerierdruck an den Aktivkohlefilter (50.1) angelegt wird, (iv) danach Ansteuern der Heizvorrichtung (66), sodass der Aktivkohlefilter (50.1) nicht mehr geheizt wird, und der Umschaltvorrichtung (58), sodass der Vakuumerzeuger (46) nicht mehr mit dem Aktivkohlefilter (50.1) verbunden ist. Method for operating a battery processing plant (10) according to one of the preceding claims, characterized by the steps: (i) activating the switching device (58) so that the vacuum generator (46) is connected to the activated carbon filter (50.1), (ii) activating the heating device (66) so that the activated carbon filter (50.1) is heated, (iii) activating the vacuum generator (46) so that the regeneration pressure is applied to the activated carbon filter (50.1), (iv) then control the heating device (66), so that the activated carbon filter (50.1) is no longer heated, and the switching device (58), so that the vacuum generator (46) is no longer connected to the activated carbon filter (50.1). Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt Ansteuern eines Sperrventils (60.3), sodass der Aktivkohlefilter (50.1) und/oder der Vakuumerzeuger (46) vom Trocknungsbehälter (32) getrennt wird.Method according to claim 12, characterized by the step of activating a check valve (60.3) so that the activated carbon filter (50.1) and/or the vacuum generator (46) is separated from the drying container (32). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch den Schritt: (a) vor dem Zerkleinern Entladen der Batterien (12.n) auf eine Entladespannung (Ue) von höchstens 0,3 V, sodass entladene Batterien (12.n) entstehen und (b) Kurzschließen der entladenen Batterien (12.n) für eine Kurzschlusszeit (tk) (c) ©wobei die Kurzschlusszeit (tk) so gewählt ist, dass eine Erholungsspannung (Ur) höchstens 0,3 V beträgt. Method according to one of claims 12 or 13, characterized by the step: (a) before shredding, discharging the batteries (12.n) to a discharge voltage (U e ) of a maximum of 0.3 V, so that discharged batteries (12.n) are created and (b) short-circuiting the discharged batteries (12.n) for a short-circuit time (t k ) (c) © where the short-circuit time (t k ) is chosen so that a recovery voltage (U r ) is at most 0.3 V.
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